Интумесцентные лакокрасочные покрытия для огнезащиты объектов транспортной инфраструктуры

В основе пассивной защиты лежат меры противопожарной безопасности по защите людей от огня в случае его возникновения и локализация возгорания. Исследования по оценке вероятности пожаров на железнодорожном транспорте [1] показали, что много не всегда зафиксированных возгораний происходит на путевых машинах, эксплуатируемых в системе технического обслуживания и ремонта пути. Наиболее сложно обеспечить противопожарную защиту на путевых машинах ранних моделей, кабины управления которых изготовлены из горючих или трудногорючих материалов. Кроме того, большую опасность представляет применение деревянных конструкций, сгораемых теплозвукоизоляционных материалов (опилок, листьев, торфа и т.п.), в особенности полимерных (пенополистирола, пенополиуретана и др.).

Задачи огнезащиты транспортной инфраструктуры включают в себя: предупреждение возгорания; прекращение развития пожара на начальной стадии; создание «пассивной» локализации пожара; ослабление опасных факторов пожаров; расширение возможности применения новых прогрессивных проектных решений [2]. Огнезащита инфраструктуры направлена на повышение фактического предела огнестойкости конструкций до требуемых значений и ограничение предела распространения огня по конструкциям и кабельным линиям, а также на снижение горючести материалов с сокращением побочных эффектов (дымообразования, выделения газообразных составляющих).

На путевых машинах рекомендовано применять огнезащитные кабельные покрытия (ОКП), в основе лежит технология применении вспучивающихся материалов под воздействием пламени или тепла резко увеличивающихся в объеме с образованием твердой трудногорючей пены, имеющей низкую теплопроводность и высокую устойчивость к воздействию источника огня [3,4]. ОКП препятствует тепловому возгоранию кабелей, замедляет скорость распространения горения, уменьшает дымообразующую способность и температуру дыма, обеспечивает повышение пожароустойчивости кабеля, т.е. увеличивает время его функционирования при пожаре. Пересечения кабелей и ограждающих конструкций (стен, перегородок и перекрытий) с нормируемой огнестойкостью и пожарной опасностью уплотняются.

Для защиты кабин управления снегоуборочных машин заменялась обшивка кабины, изготовленную методом заливки в  опалубку огне теплозащитного материала Ферум-Пенокс (предел огнестойкости увеличивается до 2 ч, при этом материал имеет плотность 200—300 кг/м3, коэффициент теплопроводности — 0,1 Вт/м-°С).В выхлопных трубах дизеля экологически небезопасный асбестовый лист заменен на ОЗС-МВ. Этот негорючий экологически безопасный упрочненный теплоизоляционный материал на основе неорганических волокнистых материалов марки соответствует требованиям [5],  имеет класс пожарной опасности НГ, плотность материала — 150—170 кг/м3, теплопроводность — 0,038 Вт/м -°С.

Недостатком таких материалов является ограниченность его применения в части огнезащиты в то время как требуется расширить функциональное назначения покрытий, используя их в качестве теплоизоляционного и/или декоративного материала.

Ставится задача применить для изготовления огнезащитного состава покрытия, не отличающиеся от обычных лакокрасочных покрытий, наносимых относительно тонким слоем, но обладающие высокой огнезащитной эффективностью, не выделяющие при горении токсичных веществ. К таким покрытиям относятся лакокрасочные покрытия, созданные по интумесцентной технологии, вспучивающийся под воздействием огня и превращающийся в кокс. Этот слой позволяет длительное время защищать поверхность от огня и создавать преграду для передачи тепла от огня уменьшая теплопередачу в сотни раз. Основными факторами, влияющими на эффективность огнезащиты, являются: поглощение тепла при получении вспененного слоя; тепловое сопротивление кокса в зависимости от его толщины, строения, теплопроводности, термостабильности и других факторов; способность поглощать тепловой поток. Эти показатели достигаются за счет дополнительных компонентов в рецептуре покрытия, в частности включения в рецептуру или использования пленкообразующих материалов, карбонизирующих добавок, неорганических кислот и их производных, вспенивающих добавок.

Таким образом для защиты объектов транспортной инфраструктуры предлагается применить огнезащитные полимерные покрытия, изготавливаемые по интумесцентной технологии, защищающие горючие поверхности и элементы конструкций от разрушения, например коррозии и деформаций и одновременно для пассивной защиты от пожара. Как и традиционные полимерные материалы, интумесцентные в качестве основного компонента содержат растворы полимеров в воде или в органических растворителях, ряд функциональных добавок, но только в огнезащитные вспучивающиеся составы вводится еще комплекс добавок антипиренов (полифосфат аммония, меламин, пентаэритрит), введение которых позволяет покрытию на основе таких материалов при воздействии пламени вспучиваться и образовывать плотный коксовый слой с низкой теплопроводностью, тем самым и предотвращать быстрый прогрев защищаемой поверхности (аналог теплоизолирующей штукатурки или минераловатного утеплителя толщиной 20мм--40мм) При длительном огневом воздействии пенококс постепенно выгорает, разрушается и отслаивается. Время до разрушения и отслоения пенококса от защищаемой поверхности фиксируется и отражается в показателях огнезащитной эффективности материала при проведении нормативных испытаний.

Тонкослойное вспучивающееся огнезащитное лакокрасочное покрытие в ряде случаев может заменить теплоизоляционный слой минераловатного утеплителя или слоя штукатурки, что экономит габаритные размеры зданий и сооружений, так толщина слоя покрытия не более 3-х-4-х мм зависит от необходимой по нормам огнезащитной эффективности защищаемого объекта), а слой утеплителя или штукатурки не менее20 мм. При проектировании новых объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта, в частности путевых машин, сортировочных и грузовых станций, стационарных точек постов ЭЦ ГЦ, насосных станций противопожарного водоснабжения транспортных железнодорожных тоннелей, локомотивных депо, транспортно-пересадочных узлов, зданий вокзалов, жилых и служебных зданий железнодорожных платформ, пролетов мостов и эстакад. Технология интумесцентной краски была применена [6] при создании огнезащитных интумесцентной красок Ферум-Про (ТУ 2316-01-86518491-10 ) и Ферум -АС (ТУ 2313-02-86518491-11).

Ферум-Про представляет собой водный раствор акрилатов (акриловая дисперсия) с добавлением антипиренов полифосфат аммония, меламин, пентаэритрит и пигмента диоксида титана. Краска предназначена для защиты строительных конструкций, оборудования и ряда полимерных горючих поверхностей, эксплуатируемых без прямого попадания воды и влаги (на улице под навесом) или внутри помещений любого назначения с влажностью менее 80%. Краска однокомпонентная.

Экологическая безопасность краски Ферум-Про (не содержат растворитель) позволяет применить ее для защиты на объектах жилых зданий и сооружений, объектах здравоохранения, образовательных учреждениях и пищевого производства. Внешний вид покрытия тонкослойное лакокрасочное цвет белый, способ нанесения – кистью, валиком или оборудованием безвоздушного распыление типа Вагнер  за 2- 3 прохода при положительной температуре для защиты поверхностей, эксплуатируемых без прямого попадания воды и влаги, а для защиты поверхностей, с прямым попаданием воды и влаги необходим покрывной слой финишной эмали, например эмаль ПФ-115.

Огнезащитный лакокрасочный материалы Ферум-Про в настоящее время эксплуатируются объектах железнодорожного транспорта при создании огнестойких преград и перегородок в коммуникационных шахтах постов ЭЦ, ДЦ, на объектах метрополитена и атомной промышленности.

Огнезащитная термораширяющаяся краска Ферум-Ас представляет собой раствор каучуковых сополимеров в органическом растворителе типа сольвент с добавкой пигмента диоксида титана и комплекса антипиренов и предназначена для защиты строительных конструкций, оборудования и ряда полимерных горючих поверхностей, эксплуатируемых как на открытом воздухе, так и внутри помещений с влажностью до 100%. Краска однокомпонентная содержат растворитель-сольвент, цвет светло серый. Внешний вид покрытия тонкослойное лакокрасочное. Способ нанесения – кистью, валиком или оборудованием безвоздушного распыление типа Вагнер. Нанесение краски возможно и при отрицательных температурах (до минус 20 градусов).

Ферум-Ас не требует покрывного слоя для эксплуатации от -60 °С +100 °С и влажности до 100%. Хорошая адгезия к бетону, металлу, полимерным поверхностям, к фольгированным поверхностям, техническим тканям. Краска Ферум-Ас обладает антикоррозийными свойствами и может наноситься на неокрашенные металлические поверхности и бетонные поверхности, предохраняя их от трещинообразования, а также на поверхности, окрашенные или загрунтованные. Покрытие Ферум-Ас стойкое в воде и влаги, устойчиво к ультрафиолету стойкое к воздействию капель машинного масла и топлива. Устойчиво к резким перепадам температур от -60 °С +100 °С.

Покрытие Ферум-Ас применяется для защиты строительных конструкций, для окраски фасадов, бетонных и оштукатуренных зданий, защиты опор и несущих конструкций мостов и железнодорожных тоннелей, эстакад для прокладки трубопроводов топливом и его парами, при устройстве мастичных кровель, для формирования огнестойкого покрытия профнастила и металлочерепицы.

Покрытие Ферум-Ас не теряет своих свойств после нахождения в воде или в среде с влажностью до 100% без водоотталкивающего финишного покрытия, что важно и для подземных коллекторов и для кровельных работ. Покрытие эластичное и паропроницаемое. Высокая эластичность и высокая адгезия к полимерным поверхностям и техническим тканям позволила применить краску Ферум-Ас для защитных кабельных рукавов, сварочных рукавов, защитных чехлов для оборудования.

Таким образом, применение интумесцентных лакокрасочных покрытий для защиты объектов транспортной инфраструктуры позволяет, создавая теплоизоляционные и декоративные покрытия одновременно наделять их свойствами повышенной огнестойкости.

Список литературы

1. Шепитько Г.Е., Сычев В.П. Определение вероятности пожаров на объектах инфраструктуры железных дорог// Внедрение современных конструкций и передовых технологий в путевое хозяйство. 2016.Т.10. № 10(10). С.101-104

2. Сычева А.В., Локтев А.А., Можаров А.Е., Сычев В.П.// Защита строительных металлических конструкций огнезащитными составами// Наука и техника транспорта 2018.№2.С.89-93

3. Сычева А.В., Можаров А.Е. Современные огнезащитные материалы для строительства объектов инфраструктуры железных дорог// Путь и путевое хозяйство. 2018, №9.С.21-23

4. Противопожарный материал// Медведев Ю.Н., Поединцев И.Ф., Можарова Н.П., Баженова Т.С., Сычев В.П., Родионов А.Ф. // патент на изобретение RU 2008403 С1, 28.02.1994. Заявка № 4917315/33 от 07.03.1991.

5. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности. Федеральный закон от 22.07.2008 г. № 123 ФЗ.

6. Сычев В.П., Можаров А.Е., Аксенов В.А., Киселева Е.А. Выбор материалов и технологии для создания безопасного дымогазонепроницаемого барьера для работников// Наука и техника транспорта. 2022.№1.С.94-100.

Дополнительная информация

Авторы: Сычева А.В., Можаров А.Е. Российский университет транспорта, Москва

Аннотация. Рассматривается возможность применения для защиты объектов инфраструктуры лакокрасочных покрытий на основе интумесцентной технологии, внешне не отличающейся от обычных покрытий, но обладающих способностью защиты от пожаров за счет применения компонентов, обеспечивающих вспучивание при возгорании и образовании защитного слоя кокса.

INTUMESCENT PAINT AND VARNISH COATINGS FOR FIRE PROTECTION OF TRANSPORT INFRASTRUCTURE FACILITIES

Sycheva A.V. Mozharov E.D., Russian University of Transport, Moscow

Annotation. The possibility of using paint and varnish coatings based on intumescent technology to protect infrastructure facilities is being considered, which does not differ in appearance from conventional coatings, but has the ability to protect against fires due to the use of components that ensure swelling during fire and the formation of a protective layer of coke.